选修3-2 第四章 电磁感应 1.划时代的发现 教案1
文档属性
| 名称 | 选修3-2 第四章 电磁感应 1.划时代的发现 教案1 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2010-12-18 11:18:00 | ||
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文档简介
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第四章 电磁感应
全章教学内容分析
奥斯特发现了“电生磁”，法拉第在“自然力统一”思想的影响下设想并发现了“磁生电”，打开了电和磁联系的大门，经过麦克斯韦的进一步研究，建立了电磁理论，统一解释了各种电磁现象。本章内容介绍电磁感应的基本规律，从电磁感应产生的条件，到判断感应电流方向的楞次定律，再到计算感应电动势大小的法拉第电磁感应定律，构成电磁感应的知识体系，而关于电磁感应的动态分析，则涉及了受力过程、运动过程、电磁感应过程、电流变化过程、做功过程和能量转化过程等的动态分析，对学生综合运用力电知识提出了很高的要求，同时介绍了复杂物理过程的分析方法，培养学生综合运用所学知识解决物理问题的能力。本章知识与交流电及电磁振荡、电磁波等有着密切的联系，掌握电磁感应的分析方法，为后续相关知识的学习打下了良好的基础。
课标要求
1．内容标准
(1)收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。
(2)通过实验理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
(3)通过探究理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。
例1：分析电动机运转时产生反电动势的现象，分别用力的观点和能量的观点进行说明。
(4)通过实验，了解自感现象和涡流现象。列举并说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。
例2：观察日光灯电路，分析日光灯镇流器的作用和原理。
例3：观察家用电磁灶，了解电磁灶的结构和原理。
2．活动建议
从因特网、科技书刊上查阅资料，了解电磁感应在生活和生产中的应用，例如磁卡阅读器、录音机、录像机的原理等。
知识板块及知识结构
电磁感应现象及产生条件→感应电流方向(楞次定律)→感应电动势大小(法拉第电磁感应定律)→自感和涡流→电磁感应的综合应用。
知识结构图
教学目标
1．知识与技能
(1)了解对电磁感应的探索过程。
(2)掌握磁通量的概念。
(3)掌握电磁感应及感应电流的概念。
(4)掌握产生感应电流的条件，并能应用解决实际问题。
(5)能从能量角度讨论电磁感应中的能量转化。
2．过程与方法
(1)通过重现科学家的探究过程，培养探究能力、构建能力，促进创新能力养成。
(2)通过小组活动培养实验设计、电路设计能力，学会分类与归纳方法，培养抽象、归纳能力。
(3)培养运用物理规律解决实际问题的能力及知识迁移能力。
3．情感态度与价值观
(1)培养学生探索的欲望。
(2)通过探究过程培养团结协作精神。
(3)在探究中培养实事求是的科学态度。
学情分析
学生在学习了磁场知识之后，对于“磁生电”的思想有了一定的思想准备，对电磁感应现象及条件接受起来并不困难。对楞次定律的理解和应用，应该是本章学习的第一个考验，同时，右手定则的应用过程中也容易与左手定则及安培定律混淆。感应电动势大小的计算中，最容易因磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率等概念区分不清而出现错误。电磁感应的综合应用不仅要求学生重新熟悉力学及电路的相关知识，同时对学生的综合能力提出了较高的要求，动态分析的方法则在前面有过接触，应该在原有基础上更加熟练。本章探究性实验很多，不仅要求学生动手操作，而且要求根据实验现象作出判断。
教学要求与建议
1．充分利用电磁现象的有关物理学史展开教学。在电磁学简单回顾的基础上，通过学习法拉第发现电磁感应这一划时代的发现，引起学生的浓厚兴趣，随后在后续知识的学习中，不断接触楞次、法拉第等科学家及他们的研究情境，在知识之外，更便于方法教育和价值观的影响。
2．充分开发课内外资源，指导学生开展各种形式的探究学习。本章适合探究的题材很多，在电磁感应产生条件、楞次定律、动生电动势、自感互感、电磁驱动和电磁阻尼等环节都可以开展不同程度的实验探究。在法拉第电磁感应定律及其应用中，则可以选取适合的内容引导理论探究。
3．注重以法拉第电磁感应定律的理解和应用为核心的综合应用。应在学习中采取先分后总、先孤立后联结的方式，逐步构建电磁感应动态分析的知识网络，逐渐培养灵活运用各种知识进行分析综合的能力。
4．继续重视理论联系实际。电磁感应现象的应用非常广泛，教学中应注意让学生了解其多方面的应用。教材中介绍了许多实际应用的实例，可以充分利用这些实例引导学生操作和分析，了解其原理。
课时分配建议
1划时代的发现 1课时
2探究电磁感应产生的条件 2课时
3楞次定律 2课时
4法拉第电磁感应定律 2课时
5电磁感应规律的应用 2课时
6互感和自感 1课时
7涡流 电磁阻尼和电磁驱动 1课时
1 划时代的发现
教学设计(一)
教学分析
《科学课程标准》强调“以培养科学素养为宗旨”，“以探究学习为核心”，即通过科学教育使学生逐步领会科学的本质，乐于探究，培养他们对科学的兴趣和求知欲。而本课时作为电磁感应知识的引入和准备，是在渗透物理学史的教学活动中进行的。借助于物理学史这一载体，让学生体验科学发现的过程，从而很好地启迪学生的心灵，培养并提高学生的科学素养，逐步发展学生的探究能力。
教科书上把“划时代的发现”单独作为一节课来处理，主要是因为奥斯特的发现改变了人们的自然观、世界观和思维方式(从相互联系中考察事物)。法拉第的发现揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕，应该说这段科学史是科学思维中传统与创新交锋和突破的生动事例，它同时还展示了创新思维的重要性和时代局限性对创新的羁绊。另外一个重要的原因就是法拉第对电磁感应现象研究的史实，可以成为科学方法和科学精神教育的很好素材。
本课时重点讲述电磁感应现象的发现过程。作为章节的起始教学，并不要求学生理解深奥的电磁学知识，而是把重点放在电磁感应发现的物理学史上。教学中要注意引导学生尽可能多地参与讨论，把自己了解的有关内容和观点说出来，教师在此基础上加以补充，并引申出相应的科学道理。
教学目标
1．知道电磁感应、感应电流的定义。
2．关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史。
3．学习法拉第的科学探索精神，领悟科学探究的方法和艰难历程。
4．了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。
教学重点难点
与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史，特别是领悟科学探究的艰难历程，以培养学生的科学方法和科学精神。
教学方法与手段
教学方法：教师启发、引导学生自主阅读、交流“电生磁”和“磁生电”发现过程，并了解与其相关的物理学史。由此引发学生思考、体会科学探索中的艰辛，领悟其中的方法，从而提高学生的科学素养。
教学手段：计算机、投影仪、录像片。由于本课时偏重于物理学史，文字性内容居多，因此使用PPT课件，以提高课堂效率。
教学媒体
小磁针、长直导线、电源，开关、导线若干、闭合铁芯、两个线圈、电流计等。
多媒体课件、实物投影仪、视频片段。
知识准备
了解相关的物理史实，奥斯特发现电流的磁效应的具体过程、历史背景、他的迷失和机遇，以及他的经验和启迪；法拉第生平，以及他的科学思想、他的坚持不懈；同时代的其他科学家在电磁学方面的研究，比如安培“坐”失良机、科拉顿“跑”失良机的故事……
导入新课
[事件1]
教学任务：作为全章的第1节，首先导入整章概貌。
教师引导：
在上一册(选修3—1)我们学习了有关电场和磁场的知识，对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷，电流能够在其周围“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？回答是肯定的，这就是电磁感应现象。从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
[事件2]
教学任务：创设情景，导入本节新课。
情景导入：
【演示】 电流的磁效应实验：连接通电直导线、电源、开关，并且将直导线南北方向放置，小磁针平行放在直导线下面，然后闭合开关，观察小磁针的运动。
教师引导：大家看到了什么现象？
观察并描述：接通电源时，小磁针发生了转动。
讨论与交流：上述现象说明了什么问题？
总结与归纳：这就是电流的磁效应现象，是由奥斯特发现的。这个现象说明了在电流的周围产生了磁场，而通过磁场的作用使得小磁针发生转动。
教师引导：电流的磁效应是在什么样的背景下发现的？它的发现有着怎样的曲折历程？电流能够在其周围“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？这节课我们就来了解科学家们的探究历程，领悟其中的科学道理……
推进新课
[事件3]
教学任务：奥斯特梦圆“电生磁”——电流磁效应的发现。
问题引导：谁能说一说奥斯特发现电流的磁效应的故事？
学生活动：学生自由发言，说出自己知道的奥斯特发现电流的磁效应的故事……
教师活动：教师适时补充，然后展示思考题：
(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
(2)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？
(3)奥斯特的研究是一帆风顺的吗？能不能说奥斯特非常幸运，“碰巧”发现了电流的磁效应？
(4)电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
总结与归纳：(1)在19世纪20年代之前的漫长岁月里，电和磁的研究始终独立地发展着，包括库仑在内的众多物理学家，仍然认为电与磁是互不相关的。
到了18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些独具慧眼的哲学家如康德等，提出了各种自然现象之间相互联系和相互转化的思想。深受其影响的丹麦科学家奥斯特相信电与磁之间可能存在着某种联系。
1803年奥斯特指出：“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。”
(2)奥斯特在1820年4月的一次演讲中，碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场，这就是发现电流磁效应的过程。通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向，通电直导线的磁场方向遵守安培定则。当通电导线南北放置时，导线下方的磁场沿东西方向，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。奥斯特由小磁针的偏转，确定了电和磁的联系，也就是电流的磁效应。
(3)奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。
机遇总是青睐那些有准备的头脑。一直坚信电和磁之间存在着某种联系的奥斯特，在那一次讲演中，碰巧发现了在南北方向的通电导线下面放置的小磁针居然转动了。听众中大概没有人注意到这个现象，但是奥斯特注意到了，他以敏锐的洞察力注意到了这个现象。并随后做了相关的实验，再次证明载流导线的确能使磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应。
(4)电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展。
科学的发展是艰辛曲折的。从中我们得到，要想成功离不开坚定的信念、坚持不懈的努力和敏锐的洞察力。
教师活动：教师倾听学生回答，及时给出点评。
[事件4]
教学任务：法拉第心系“磁生电”——电磁感应现象的发现—讲法1
教师活动：电磁感应现象的发现是一个划时代的发现，它揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕。英国科学家法拉第受奥斯特发现的启发，敏锐地觉察到磁与电之间也应该有类似的“感应”，并在1822年的一篇日记中留下了“由磁产生电”这样闪光的思想字迹。
法拉第初期观点，受到奥斯特等科学家的实验启发，既然电能产生磁，那么，磁也应该能产生电。
设置问题：如果你是法拉第，以此观点你能尝试设计一个用以探索“磁生电”的实验方案吗？
设计实验：限定学生在法拉第时代所具有的知识和经验基础上设计实验方案，旨在把学生带到历史上探究的事件中去，让学生转换角色，体验探究。
交流评价：交流学生设计的实验方案，并进行简要评价。一是借以让学生进一步了解当时的知识和认知背景；二是为学生理解法拉第为探索磁生电所做的初始假设及未果实验的合理性和局限性做好铺垫。
让磁生电的扭
秤式实验装置
教师介绍：科学的道路绝不平坦，法拉第于1822年12月、1825年11月和1828年4月做过三次集中的实验研究，然而均以失败告终。
实验1：他用两根长约4 m的导线平行放置，相隔约两张纸厚的距离，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。
实验2：把一根螺旋线与电池两极连接，直导线穿过它，后者两端连接电流计。
实验3：如下图所示，法拉第用一根线把一个铜线环固定在导线上并把它悬挂起来，像一个扭秤一样，把强磁棒的磁极放置在环内。
每个实验将装置呈现后由学生先预测结果，教师再通过实验进行检验，以增加悬念，调动学生学习的积极性。
提出问题：法拉第这些实验失败的原因是什么？
原因分析：回顾法拉第做过的失败实验，可以看出，这些实验都是在以往经验的启发下，通过类比方法设计的。主要原因还在于受传统观念的影响，只注意寻找静态的和稳定的感生电流，而忽略了对动态过程的观察。另一个原因是，为了避免电流磁效应的影响，检测感生电流的电流计(当时用的是类似小磁针那样的电流计)一般都用较长的的导线连接，离实验装置较远，不利于观察动态过程。
启迪：科学研究是立足于已知去探索未知，总是以已有的知识和方法、经验和理论为指导去进行研究的。这种指导作用是必要的、有益的，但同时也会带来限制和束缚，特别是对于新领域的开创性的研究工作。突破传统，才能创新。
提出问题：那应该如何调整思路？
引导回答：在变化、运动的过程中，能否出现“磁生电”的效应。
法拉第第一个成功
的“电生磁”的实验装置
介绍：1831年8月29日，法拉第把两个线圈绕到同一个铁环上，如下图所示。他发现，当把与电池、开关相连的线圈A的开关2接通，使线圈A中的电流由零增大到某恒定值的瞬间，在闭合线圈B附近的小磁针偏转、振动并且最终停在原来的位置上。当把线圈A的开关2断开，使线圈A中的电流由某恒定值减小到零，在此瞬间，闭合线圈B附近的小磁针反向偏转、振动并且最终停在原来的位置上。
[实验演示]演示下图法拉第第一个成功的“电生磁”的实验，请两名学生当众演示，其余学生仔细观察实验现象，感受成功的喜悦。
提出问题：经过长达11年的艰苦探索，法拉第终于发现了“磁生电”现象，并且认识到“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应。你认为法拉第成功的“秘诀”是什么？
引导回答：成功的诀窍是——不懈地努力，敏锐的洞察力。
教师评价：经过许多次失败之后，法拉第毫不气馁，仍不懈地坚持研究，最后凭借他“敏锐的洞察力”捕捉到了稍纵即逝的偶然现象，终于看清“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
教师活动：法拉第因此茅塞顿开，但他并没有就此沾沾自喜不再作为，而是抓住新现象的端倪，进行深入研究。经过大量的实验研究法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的电流，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。他把这些现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
教学任务：法拉第心系“磁生电”——电磁感应现象的发现——讲法2
[事件5]
教师引导：奥斯特发现的电流磁效应，震动了整个科学界，也激发了科学家们的探索热情，引发了这种对称性的思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么为什么不能用磁铁使导线中产生电流呢？
教师活动：引导学生阅读教材中有关法拉第发现电磁感应的内容。并提出以下问题，引导学生思考并回答：
(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？
(3)法拉第做了大量实验都以失败告终，失败的原因是什么？
(4)法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体过程是怎样的？他成功发现电磁感应现象的“秘诀”是什么？
(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
教师活动：倾听学生回答，及时对学生观点给予激励性评价。
结论总结：
(1)奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”。
(2)法拉第的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但法拉第始终没有放弃。直到1831年8月29日，他苦苦寻找了10年之久的“磁生电”的效应才被发现了。
(3)法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月做过三次集中的实验研究，均以失败告终。原因在于，法拉第认为，既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。
(4)多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象。他把两个线圈绕到同一个铁环上，如图所示。一个线圈接电源，一个线圈接“电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，另一个线圈中就出现电流。之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
法拉第用过的线圈
(5)法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，寻找10年之久的“磁生电”的效应终于被发现了，成功属于坚持不懈的有心人。作为当代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
[事件6]
教学任务：电磁感应现象的认识。
法拉第用过的线圈
【演示】 把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入电流表。然后观察，当给第一个线圈通电和断电的瞬间，电流表指针是否偏转？当电流维持不变时，电流表指针是否发生偏转？
教师活动：此实验即为法拉第成功发现电磁感应的第一个实验。
观察并描述：接通和断开电源时，电流表指针发生偏转；而电流维持不变时，指针不发生偏转。
教师活动：法拉第因此茅塞顿开，立即领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。于是他主动设计并动手做了几十个实验，深藏不露的各种“磁生电”的现象喷涌而出，并概括了磁场引起电流的各种类型。
问题引导：磁场引起电流的类型分别有哪些？
学生活动：思考并回答。
归纳和总结：引起电流的原因有五种类型，分别是：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
教师活动：什么是电磁感应和感应电流？
结论：
电磁感应：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应。
感应电流：在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。
[事件7]
教学任务：电磁感应现象的认识——科拉顿的“失败”
1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，使科学家们思考：既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。可以说，想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。在这个问题上，最遗憾的莫过于科拉顿。
1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里，他想，反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的)，插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及，就这样，科拉顿开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的议论。
有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功的，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没看见，
有人说，这是一次“遗憾的失败”。因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。
有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙，或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他决定不再固守“稳态”的猜想，终于在1831年8月，观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。
[事件8]
教学任务：电磁感应现象的认识——安培“坐”失良机
众所周知，电磁感应现象是由著名的英国科学家法拉第在1831年发现的。鲜为人知的是早在法拉第做出这一伟大发现之前的1822年，法国科学家安培已经发现了一电流可以感应出另一电流来。这一年的夏末，安培在日内瓦做了这样一个实验：在一个水平放置的多匝线圈里，悬一圆周略小于线圈的铜圆环，铜圆环与线圈同圆心，在线圈附近有一马蹄形强磁体，当线圈接通电源时，观察到铜环发生偏转。安培实际上在无意中制成了一个过阻尼冲击电流计，由感应引起的吸引和排斥，铜环的偏转是明显的。令人费解的是，安培在记述里作了轻率的结论：“感应能产生电流这一事实，尽管本身很有趣，但它与电动力作用的总体理论无关。”这一实验在当时未予公布。
安培如此轻易地放过这一不同寻常的实验，常使后人深感困惑。安培本人是不寻常的：1820年9月到1821年1月短短的期间内，他先是发现了圆形电流能产生磁性；而后又发现了线电流之间有相互作用；继而又提出著名的安培定则和分子电流假说。安培是如此偏爱他的分子电流假说，以致它成了安培在1827年完成的著作《电动力学现象的数学理论》的基础。处于创造力鼎盛时期的安培，却错过了这一次本该属于他做出的又一重大发现的机会，人们对此有过种种猜测，答案是多种多样的。有史料表明，在某种意义上，安培是故意错过了这样的机会！使他放弃机会的，是他的心爱的理论——分子电流假说。按照这个假说，物体内部每个分子的圆电流形成一个小磁体，物体的磁化就是在外界的作用下所有分子小磁体沿一个方向排列。分子电流假说为解释物体宏观磁性形成提供了依据，然而在解释其他一些电磁现象时却遇到了困难，1821年9月，法拉第发现通电导线能绕磁铁旋转等现象，曾经批评过安培的这一假说。事实上，安培在这一次不寻常的实验中，在铜环上感应出的是同轴电流，如果一定要用分子电流假说解释，也是很牵强的。这就使安培陷入了十分尴尬的境地：要么承认同轴电流，放弃分子电流假说，要么保护分子电流假说，否认同轴电流。显然，为了保护心爱的理论，电磁感应变为安培最不愿看到的事情了，他只能对自己的这一实验保持缄默。直到1825年10月，安培在给友人的信中还是固执地认为：在铜环中感应出的电流具有分子电流同样大小的数量级(实际上就是分子电流)，并非同轴电流。
饶有趣味的是，在安培进行这一实验的稍后，即在1822年9月，法拉第在日记里写下了“转磁为电”的奋斗目标，从此开始了长期的艰苦的探索，经过近10年的努力，在1831年8月终于发现，在圆形铁环两边绕上两组线圈，当一组线圈接通或切断电源的瞬间，另一组线圈里会感生出电流，这就是所谓的“电磁感应现象”。人们不禁要感叹：如果安培及早把他的实验公布出来，那么法拉第会很快悟出产生感生电流的必要条件，得出他直到1831年才得出的相同结论，电磁学的进展会因此加快7～8年，而安培本人也不必在10年以后向法拉第乞求分享电磁感应的优先权。然而历史不喜欢用虚拟语气，历史的判决是无情的，却是公正的：发现电磁感应的优先权无可争辩地属于法拉第！尽管安培最先发现了电磁感应现象，但终究没能结出果来。“分子电流说”固然使安培取得了某些成功，但不恰当地以此去说明其他众多的电磁现象，却使安培陷入了泥坑而不能自拔，从而失去了做出更伟大发现的机会。他是物理学史上又一位“当真理碰到鼻尖上的时候，还是没有得到真理”(恩格斯语)的人物。
[事件9]
教学任务：归纳“划时代的发现”的意义。
教师活动：奥斯特发现电流的磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”
当然可以说在法拉第之前的科学家之所以没有发现电磁感应也正是由于这一物理学概念上的出错。其他科学家认为要出现感应的电流，只要有较强的磁场或者是较强的电流(之前奥斯特已经发现了电流的磁效应，就是电磁铁)，而这在当时又是比较难达到的。于是这又造成了一定的困扰。
其次在做实验的时候可以发现，其实最容易观察到电磁感应的实验是当磁铁插入或者是拔出线圈的时候，电流计有明显的偏转。而当开关闭合或者断开的时候，实验现象不是很明显。不知道当年法拉第是如何能够发现这一微小的偏转，并且认为这个就是电磁感应的。(安培曾经做过类似的实验，但是安培认为是暂时磁化导致的。)
总之法拉第的工作让电学又迈进了一大步，为后来麦克斯韦的电磁学统一作出了贡献。
法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，这一发现为电磁学的发展作出了重大贡献。它的重大意义是不言而喻的，它使人类生活从蒸汽机时代进入电气化时代。正因为法拉第的贡献我们今天才能够舒服地用上各式各样的电器设备，现在的我们处处享受着电和磁的世界。
课堂巩固与反馈
[事件10]
教学任务：形成性测试：学生独立完成。时间：4分钟
1．发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是( )
A．安培 B．赫兹 C．法拉第 D．麦克斯韦
解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。
答案：C
2．发现电流磁效应现象的科学家是________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是________，发现电磁感应现象的科学家是________，发现电荷间相互作用力规律的科学家是________。
解析：该题考查有关物理学史的知识。
答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑
3．下列现象中属于电磁感应现象的是( )
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
解析：电磁感应现象指的是利用磁场产生电流的现象，选项B是正确的。
答案：B
布置作业
1．认真阅读教材，领悟科学家奥斯特发现电流磁效应现象和法拉第发现电磁感应现象的探究历程。
2．阅读教材第4页“科学足迹”，体会科学家们不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志，学习科学家们的人格魅力。
1 划时代的发现
(多媒体课件展示)
(1)奥斯特梦圆“电生磁”：
电和磁间似无关→转化思想生猜想→几经研究仍未果→机遇青睐局限破
(2)法拉第心系“磁生电”：
对称思考创新路→思维定式遭挫折→“磁生电”在暂态处→不懈追求得真谛
(3)电磁感应现象
电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
感应电流：电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。
课堂小结
本节课我们主要学习了电生磁以及磁生电发现的艰苦历程。通过本节课的学习，我们要学习科学家们艰苦奋斗、不怕失败、坚持不懈的努力精神，同时我们应学习他们探究问题的方法。只要坚持不懈地努力，我相信你们当中也会有人成为第二个法拉第的。
法拉第发现电磁感应现象的过程，教学设想是：运用科学史情景的探究教学方法，把学生带到历史上探究的事件中去，借鉴历史的发现过程，采用引导和活动相结合的形式，让学生了解当时的知识和认知背景，“经历”法拉第探索的主要过程，体验法拉第研究的思路与方法，充分感悟法拉第的科学方法和科学精神。
本节课作为电磁感应的开端，对后续的学习具有重要的影响。在教学中，引领学生走进电磁感应，激起对电磁感应现象的浓厚兴趣，这是本节教学的基本出发点。为达到上述目的，教学设计中让学生尽量多地参与到课堂活动中来，充分调动眼、耳、口、手、脑等感官，灵活组合自主、探究、合作的学习方式，以丰富多彩的视频、图片、课件、实验辅助教学，在趣味学习活动中穿插课堂训练和检测，贯彻快乐学习的理念。
法拉第时刻
1831年8月29日，对法拉第来说是个终生难忘的日子。他用软铁焊接成圆环，铁环的外径是6英寸，厚英寸，环的半边上绕3个线圈，连起来就成为1个大线圈，分开就是3个小线圈，每个线圈用24英尺长的铜线绕成，再用棉线将导线隔开，包上棉布，使导线之间、导线与铁环之间都绝缘，环的另一边用相同的铜导线60英尺长，以相同的方法和同样的方向绕在上面，做成另一线圈。两个线圈的两端各相隔半英寸左右。后一线圈连在3英尺远的电流计上。当法拉第将大线圈接上电池时，电流计的指针突然偏转。但是，指针晃动一下就停止了。当他打算把电池拆掉时，指针又偏转了，可是偏转的方向相反。
法拉第继续做各种实验，他把电流计从后一线圈上拆下，接到大线圈的一个线圈上，把大线圈的另外两个线圈接上电池，这时指针的偏转大多了；法拉第又把电池的两极对调，发现电流计指针反向偏转；他又多加几节电池，重复上面实验，指针偏转更大……法拉第并不满足于这些实验取得的成就，他坚信磁能够转化为电。几星期后，他抛开电池，在一个纸做的空心圆筒上，用220英尺长的铜线分层绕了8个线圈，再连成1个大线圈，并把它接到电流计上。当一块条形磁铁插进空心圆筒时，电流计指针摆动了，“转磁为电”的理想终于实现了。
1831年10月28日，法拉第将一铜盘放在永久磁铁的两磁极之间，从铜盘的轴心和边缘引出两根导线，转动铜盘时，两根导线上产生稳恒电流，这就是最原始的发电机。它的重大意义是不言而喻的，发电机的发明使人类从蒸汽机时代进入电气时代。
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第四章 电磁感应
全章教学内容分析
奥斯特发现了“电生磁”，法拉第在“自然力统一”思想的影响下设想并发现了“磁生电”，打开了电和磁联系的大门，经过麦克斯韦的进一步研究，建立了电磁理论，统一解释了各种电磁现象。本章内容介绍电磁感应的基本规律，从电磁感应产生的条件，到判断感应电流方向的楞次定律，再到计算感应电动势大小的法拉第电磁感应定律，构成电磁感应的知识体系，而关于电磁感应的动态分析，则涉及了受力过程、运动过程、电磁感应过程、电流变化过程、做功过程和能量转化过程等的动态分析，对学生综合运用力电知识提出了很高的要求，同时介绍了复杂物理过程的分析方法，培养学生综合运用所学知识解决物理问题的能力。本章知识与交流电及电磁振荡、电磁波等有着密切的联系，掌握电磁感应的分析方法，为后续相关知识的学习打下了良好的基础。
课标要求
1．内容标准
(1)收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。
(2)通过实验理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
(3)通过探究理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。
例1：分析电动机运转时产生反电动势的现象，分别用力的观点和能量的观点进行说明。
(4)通过实验，了解自感现象和涡流现象。列举并说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。
例2：观察日光灯电路，分析日光灯镇流器的作用和原理。
例3：观察家用电磁灶，了解电磁灶的结构和原理。
2．活动建议
从因特网、科技书刊上查阅资料，了解电磁感应在生活和生产中的应用，例如磁卡阅读器、录音机、录像机的原理等。
知识板块及知识结构
电磁感应现象及产生条件→感应电流方向(楞次定律)→感应电动势大小(法拉第电磁感应定律)→自感和涡流→电磁感应的综合应用。
知识结构图
教学目标
1．知识与技能
(1)了解对电磁感应的探索过程。
(2)掌握磁通量的概念。
(3)掌握电磁感应及感应电流的概念。
(4)掌握产生感应电流的条件，并能应用解决实际问题。
(5)能从能量角度讨论电磁感应中的能量转化。
2．过程与方法
(1)通过重现科学家的探究过程，培养探究能力、构建能力，促进创新能力养成。
(2)通过小组活动培养实验设计、电路设计能力，学会分类与归纳方法，培养抽象、归纳能力。
(3)培养运用物理规律解决实际问题的能力及知识迁移能力。
3．情感态度与价值观
(1)培养学生探索的欲望。
(2)通过探究过程培养团结协作精神。
(3)在探究中培养实事求是的科学态度。
学情分析
学生在学习了磁场知识之后，对于“磁生电”的思想有了一定的思想准备，对电磁感应现象及条件接受起来并不困难。对楞次定律的理解和应用，应该是本章学习的第一个考验，同时，右手定则的应用过程中也容易与左手定则及安培定律混淆。感应电动势大小的计算中，最容易因磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率等概念区分不清而出现错误。电磁感应的综合应用不仅要求学生重新熟悉力学及电路的相关知识，同时对学生的综合能力提出了较高的要求，动态分析的方法则在前面有过接触，应该在原有基础上更加熟练。本章探究性实验很多，不仅要求学生动手操作，而且要求根据实验现象作出判断。
教学要求与建议
1．充分利用电磁现象的有关物理学史展开教学。在电磁学简单回顾的基础上，通过学习法拉第发现电磁感应这一划时代的发现，引起学生的浓厚兴趣，随后在后续知识的学习中，不断接触楞次、法拉第等科学家及他们的研究情境，在知识之外，更便于方法教育和价值观的影响。
2．充分开发课内外资源，指导学生开展各种形式的探究学习。本章适合探究的题材很多，在电磁感应产生条件、楞次定律、动生电动势、自感互感、电磁驱动和电磁阻尼等环节都可以开展不同程度的实验探究。在法拉第电磁感应定律及其应用中，则可以选取适合的内容引导理论探究。
3．注重以法拉第电磁感应定律的理解和应用为核心的综合应用。应在学习中采取先分后总、先孤立后联结的方式，逐步构建电磁感应动态分析的知识网络，逐渐培养灵活运用各种知识进行分析综合的能力。
4．继续重视理论联系实际。电磁感应现象的应用非常广泛，教学中应注意让学生了解其多方面的应用。教材中介绍了许多实际应用的实例，可以充分利用这些实例引导学生操作和分析，了解其原理。
课时分配建议
1划时代的发现 1课时
2探究电磁感应产生的条件 2课时
3楞次定律 2课时
4法拉第电磁感应定律 2课时
5电磁感应规律的应用 2课时
6互感和自感 1课时
7涡流 电磁阻尼和电磁驱动 1课时
1 划时代的发现
教学设计(一)
教学分析
《科学课程标准》强调“以培养科学素养为宗旨”，“以探究学习为核心”，即通过科学教育使学生逐步领会科学的本质，乐于探究，培养他们对科学的兴趣和求知欲。而本课时作为电磁感应知识的引入和准备，是在渗透物理学史的教学活动中进行的。借助于物理学史这一载体，让学生体验科学发现的过程，从而很好地启迪学生的心灵，培养并提高学生的科学素养，逐步发展学生的探究能力。
教科书上把“划时代的发现”单独作为一节课来处理，主要是因为奥斯特的发现改变了人们的自然观、世界观和思维方式(从相互联系中考察事物)。法拉第的发现揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕，应该说这段科学史是科学思维中传统与创新交锋和突破的生动事例，它同时还展示了创新思维的重要性和时代局限性对创新的羁绊。另外一个重要的原因就是法拉第对电磁感应现象研究的史实，可以成为科学方法和科学精神教育的很好素材。
本课时重点讲述电磁感应现象的发现过程。作为章节的起始教学，并不要求学生理解深奥的电磁学知识，而是把重点放在电磁感应发现的物理学史上。教学中要注意引导学生尽可能多地参与讨论，把自己了解的有关内容和观点说出来，教师在此基础上加以补充，并引申出相应的科学道理。
教学目标
1．知道电磁感应、感应电流的定义。
2．关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史。
3．学习法拉第的科学探索精神，领悟科学探究的方法和艰难历程。
4．了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。
教学重点难点
与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史，特别是领悟科学探究的艰难历程，以培养学生的科学方法和科学精神。
教学方法与手段
教学方法：教师启发、引导学生自主阅读、交流“电生磁”和“磁生电”发现过程，并了解与其相关的物理学史。由此引发学生思考、体会科学探索中的艰辛，领悟其中的方法，从而提高学生的科学素养。
教学手段：计算机、投影仪、录像片。由于本课时偏重于物理学史，文字性内容居多，因此使用PPT课件，以提高课堂效率。
教学媒体
小磁针、长直导线、电源，开关、导线若干、闭合铁芯、两个线圈、电流计等。
多媒体课件、实物投影仪、视频片段。
知识准备
了解相关的物理史实，奥斯特发现电流的磁效应的具体过程、历史背景、他的迷失和机遇，以及他的经验和启迪；法拉第生平，以及他的科学思想、他的坚持不懈；同时代的其他科学家在电磁学方面的研究，比如安培“坐”失良机、科拉顿“跑”失良机的故事……
导入新课
[事件1]
教学任务：作为全章的第1节，首先导入整章概貌。
教师引导：
在上一册(选修3—1)我们学习了有关电场和磁场的知识，对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷，电流能够在其周围“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？回答是肯定的，这就是电磁感应现象。从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
[事件2]
教学任务：创设情景，导入本节新课。
情景导入：
【演示】 电流的磁效应实验：连接通电直导线、电源、开关，并且将直导线南北方向放置，小磁针平行放在直导线下面，然后闭合开关，观察小磁针的运动。
教师引导：大家看到了什么现象？
观察并描述：接通电源时，小磁针发生了转动。
讨论与交流：上述现象说明了什么问题？
总结与归纳：这就是电流的磁效应现象，是由奥斯特发现的。这个现象说明了在电流的周围产生了磁场，而通过磁场的作用使得小磁针发生转动。
教师引导：电流的磁效应是在什么样的背景下发现的？它的发现有着怎样的曲折历程？电流能够在其周围“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？这节课我们就来了解科学家们的探究历程，领悟其中的科学道理……
推进新课
[事件3]
教学任务：奥斯特梦圆“电生磁”——电流磁效应的发现。
问题引导：谁能说一说奥斯特发现电流的磁效应的故事？
学生活动：学生自由发言，说出自己知道的奥斯特发现电流的磁效应的故事……
教师活动：教师适时补充，然后展示思考题：
(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
(2)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？
(3)奥斯特的研究是一帆风顺的吗？能不能说奥斯特非常幸运，“碰巧”发现了电流的磁效应？
(4)电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
总结与归纳：(1)在19世纪20年代之前的漫长岁月里，电和磁的研究始终独立地发展着，包括库仑在内的众多物理学家，仍然认为电与磁是互不相关的。
到了18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些独具慧眼的哲学家如康德等，提出了各种自然现象之间相互联系和相互转化的思想。深受其影响的丹麦科学家奥斯特相信电与磁之间可能存在着某种联系。
1803年奥斯特指出：“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。”
(2)奥斯特在1820年4月的一次演讲中，碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场，这就是发现电流磁效应的过程。通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向，通电直导线的磁场方向遵守安培定则。当通电导线南北放置时，导线下方的磁场沿东西方向，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。奥斯特由小磁针的偏转，确定了电和磁的联系，也就是电流的磁效应。
(3)奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。
机遇总是青睐那些有准备的头脑。一直坚信电和磁之间存在着某种联系的奥斯特，在那一次讲演中，碰巧发现了在南北方向的通电导线下面放置的小磁针居然转动了。听众中大概没有人注意到这个现象，但是奥斯特注意到了，他以敏锐的洞察力注意到了这个现象。并随后做了相关的实验，再次证明载流导线的确能使磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应。
(4)电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展。
科学的发展是艰辛曲折的。从中我们得到，要想成功离不开坚定的信念、坚持不懈的努力和敏锐的洞察力。
教师活动：教师倾听学生回答，及时给出点评。
[事件4]
教学任务：法拉第心系“磁生电”——电磁感应现象的发现—讲法1
教师活动：电磁感应现象的发现是一个划时代的发现，它揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕。英国科学家法拉第受奥斯特发现的启发，敏锐地觉察到磁与电之间也应该有类似的“感应”，并在1822年的一篇日记中留下了“由磁产生电”这样闪光的思想字迹。
法拉第初期观点，受到奥斯特等科学家的实验启发，既然电能产生磁，那么，磁也应该能产生电。
设置问题：如果你是法拉第，以此观点你能尝试设计一个用以探索“磁生电”的实验方案吗？
设计实验：限定学生在法拉第时代所具有的知识和经验基础上设计实验方案，旨在把学生带到历史上探究的事件中去，让学生转换角色，体验探究。
交流评价：交流学生设计的实验方案，并进行简要评价。一是借以让学生进一步了解当时的知识和认知背景；二是为学生理解法拉第为探索磁生电所做的初始假设及未果实验的合理性和局限性做好铺垫。
让磁生电的扭
秤式实验装置
教师介绍：科学的道路绝不平坦，法拉第于1822年12月、1825年11月和1828年4月做过三次集中的实验研究，然而均以失败告终。
实验1：他用两根长约4 m的导线平行放置，相隔约两张纸厚的距离，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。
实验2：把一根螺旋线与电池两极连接，直导线穿过它，后者两端连接电流计。
实验3：如下图所示，法拉第用一根线把一个铜线环固定在导线上并把它悬挂起来，像一个扭秤一样，把强磁棒的磁极放置在环内。
每个实验将装置呈现后由学生先预测结果，教师再通过实验进行检验，以增加悬念，调动学生学习的积极性。
提出问题：法拉第这些实验失败的原因是什么？
原因分析：回顾法拉第做过的失败实验，可以看出，这些实验都是在以往经验的启发下，通过类比方法设计的。主要原因还在于受传统观念的影响，只注意寻找静态的和稳定的感生电流，而忽略了对动态过程的观察。另一个原因是，为了避免电流磁效应的影响，检测感生电流的电流计(当时用的是类似小磁针那样的电流计)一般都用较长的的导线连接，离实验装置较远，不利于观察动态过程。
启迪：科学研究是立足于已知去探索未知，总是以已有的知识和方法、经验和理论为指导去进行研究的。这种指导作用是必要的、有益的，但同时也会带来限制和束缚，特别是对于新领域的开创性的研究工作。突破传统，才能创新。
提出问题：那应该如何调整思路？
引导回答：在变化、运动的过程中，能否出现“磁生电”的效应。
法拉第第一个成功
的“电生磁”的实验装置
介绍：1831年8月29日，法拉第把两个线圈绕到同一个铁环上，如下图所示。他发现，当把与电池、开关相连的线圈A的开关2接通，使线圈A中的电流由零增大到某恒定值的瞬间，在闭合线圈B附近的小磁针偏转、振动并且最终停在原来的位置上。当把线圈A的开关2断开，使线圈A中的电流由某恒定值减小到零，在此瞬间，闭合线圈B附近的小磁针反向偏转、振动并且最终停在原来的位置上。
[实验演示]演示下图法拉第第一个成功的“电生磁”的实验，请两名学生当众演示，其余学生仔细观察实验现象，感受成功的喜悦。
提出问题：经过长达11年的艰苦探索，法拉第终于发现了“磁生电”现象，并且认识到“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应。你认为法拉第成功的“秘诀”是什么？
引导回答：成功的诀窍是——不懈地努力，敏锐的洞察力。
教师评价：经过许多次失败之后，法拉第毫不气馁，仍不懈地坚持研究，最后凭借他“敏锐的洞察力”捕捉到了稍纵即逝的偶然现象，终于看清“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
教师活动：法拉第因此茅塞顿开，但他并没有就此沾沾自喜不再作为，而是抓住新现象的端倪，进行深入研究。经过大量的实验研究法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的电流，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。他把这些现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
教学任务：法拉第心系“磁生电”——电磁感应现象的发现——讲法2
[事件5]
教师引导：奥斯特发现的电流磁效应，震动了整个科学界，也激发了科学家们的探索热情，引发了这种对称性的思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么为什么不能用磁铁使导线中产生电流呢？
教师活动：引导学生阅读教材中有关法拉第发现电磁感应的内容。并提出以下问题，引导学生思考并回答：
(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？
(3)法拉第做了大量实验都以失败告终，失败的原因是什么？
(4)法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体过程是怎样的？他成功发现电磁感应现象的“秘诀”是什么？
(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
教师活动：倾听学生回答，及时对学生观点给予激励性评价。
结论总结：
(1)奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”。
(2)法拉第的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但法拉第始终没有放弃。直到1831年8月29日，他苦苦寻找了10年之久的“磁生电”的效应才被发现了。
(3)法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月做过三次集中的实验研究，均以失败告终。原因在于，法拉第认为，既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。
(4)多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象。他把两个线圈绕到同一个铁环上，如图所示。一个线圈接电源，一个线圈接“电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，另一个线圈中就出现电流。之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
法拉第用过的线圈
(5)法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，寻找10年之久的“磁生电”的效应终于被发现了，成功属于坚持不懈的有心人。作为当代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
[事件6]
教学任务：电磁感应现象的认识。
法拉第用过的线圈
【演示】 把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入电流表。然后观察，当给第一个线圈通电和断电的瞬间，电流表指针是否偏转？当电流维持不变时，电流表指针是否发生偏转？
教师活动：此实验即为法拉第成功发现电磁感应的第一个实验。
观察并描述：接通和断开电源时，电流表指针发生偏转；而电流维持不变时，指针不发生偏转。
教师活动：法拉第因此茅塞顿开，立即领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。于是他主动设计并动手做了几十个实验，深藏不露的各种“磁生电”的现象喷涌而出，并概括了磁场引起电流的各种类型。
问题引导：磁场引起电流的类型分别有哪些？
学生活动：思考并回答。
归纳和总结：引起电流的原因有五种类型，分别是：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
教师活动：什么是电磁感应和感应电流？
结论：
电磁感应：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应。
感应电流：在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。
[事件7]
教学任务：电磁感应现象的认识——科拉顿的“失败”
1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，使科学家们思考：既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。可以说，想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。在这个问题上，最遗憾的莫过于科拉顿。
1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里，他想，反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的)，插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及，就这样，科拉顿开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的议论。
有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功的，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没看见，
有人说，这是一次“遗憾的失败”。因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。
有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙，或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他决定不再固守“稳态”的猜想，终于在1831年8月，观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。
[事件8]
教学任务：电磁感应现象的认识——安培“坐”失良机
众所周知，电磁感应现象是由著名的英国科学家法拉第在1831年发现的。鲜为人知的是早在法拉第做出这一伟大发现之前的1822年，法国科学家安培已经发现了一电流可以感应出另一电流来。这一年的夏末，安培在日内瓦做了这样一个实验：在一个水平放置的多匝线圈里，悬一圆周略小于线圈的铜圆环，铜圆环与线圈同圆心，在线圈附近有一马蹄形强磁体，当线圈接通电源时，观察到铜环发生偏转。安培实际上在无意中制成了一个过阻尼冲击电流计，由感应引起的吸引和排斥，铜环的偏转是明显的。令人费解的是，安培在记述里作了轻率的结论：“感应能产生电流这一事实，尽管本身很有趣，但它与电动力作用的总体理论无关。”这一实验在当时未予公布。
安培如此轻易地放过这一不同寻常的实验，常使后人深感困惑。安培本人是不寻常的：1820年9月到1821年1月短短的期间内，他先是发现了圆形电流能产生磁性；而后又发现了线电流之间有相互作用；继而又提出著名的安培定则和分子电流假说。安培是如此偏爱他的分子电流假说，以致它成了安培在1827年完成的著作《电动力学现象的数学理论》的基础。处于创造力鼎盛时期的安培，却错过了这一次本该属于他做出的又一重大发现的机会，人们对此有过种种猜测，答案是多种多样的。有史料表明，在某种意义上，安培是故意错过了这样的机会！使他放弃机会的，是他的心爱的理论——分子电流假说。按照这个假说，物体内部每个分子的圆电流形成一个小磁体，物体的磁化就是在外界的作用下所有分子小磁体沿一个方向排列。分子电流假说为解释物体宏观磁性形成提供了依据，然而在解释其他一些电磁现象时却遇到了困难，1821年9月，法拉第发现通电导线能绕磁铁旋转等现象，曾经批评过安培的这一假说。事实上，安培在这一次不寻常的实验中，在铜环上感应出的是同轴电流，如果一定要用分子电流假说解释，也是很牵强的。这就使安培陷入了十分尴尬的境地：要么承认同轴电流，放弃分子电流假说，要么保护分子电流假说，否认同轴电流。显然，为了保护心爱的理论，电磁感应变为安培最不愿看到的事情了，他只能对自己的这一实验保持缄默。直到1825年10月，安培在给友人的信中还是固执地认为：在铜环中感应出的电流具有分子电流同样大小的数量级(实际上就是分子电流)，并非同轴电流。
饶有趣味的是，在安培进行这一实验的稍后，即在1822年9月，法拉第在日记里写下了“转磁为电”的奋斗目标，从此开始了长期的艰苦的探索，经过近10年的努力，在1831年8月终于发现，在圆形铁环两边绕上两组线圈，当一组线圈接通或切断电源的瞬间，另一组线圈里会感生出电流，这就是所谓的“电磁感应现象”。人们不禁要感叹：如果安培及早把他的实验公布出来，那么法拉第会很快悟出产生感生电流的必要条件，得出他直到1831年才得出的相同结论，电磁学的进展会因此加快7～8年，而安培本人也不必在10年以后向法拉第乞求分享电磁感应的优先权。然而历史不喜欢用虚拟语气，历史的判决是无情的，却是公正的：发现电磁感应的优先权无可争辩地属于法拉第！尽管安培最先发现了电磁感应现象，但终究没能结出果来。“分子电流说”固然使安培取得了某些成功，但不恰当地以此去说明其他众多的电磁现象，却使安培陷入了泥坑而不能自拔，从而失去了做出更伟大发现的机会。他是物理学史上又一位“当真理碰到鼻尖上的时候，还是没有得到真理”(恩格斯语)的人物。
[事件9]
教学任务：归纳“划时代的发现”的意义。
教师活动：奥斯特发现电流的磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”
当然可以说在法拉第之前的科学家之所以没有发现电磁感应也正是由于这一物理学概念上的出错。其他科学家认为要出现感应的电流，只要有较强的磁场或者是较强的电流(之前奥斯特已经发现了电流的磁效应，就是电磁铁)，而这在当时又是比较难达到的。于是这又造成了一定的困扰。
其次在做实验的时候可以发现，其实最容易观察到电磁感应的实验是当磁铁插入或者是拔出线圈的时候，电流计有明显的偏转。而当开关闭合或者断开的时候，实验现象不是很明显。不知道当年法拉第是如何能够发现这一微小的偏转，并且认为这个就是电磁感应的。(安培曾经做过类似的实验，但是安培认为是暂时磁化导致的。)
总之法拉第的工作让电学又迈进了一大步，为后来麦克斯韦的电磁学统一作出了贡献。
法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，这一发现为电磁学的发展作出了重大贡献。它的重大意义是不言而喻的，它使人类生活从蒸汽机时代进入电气化时代。正因为法拉第的贡献我们今天才能够舒服地用上各式各样的电器设备，现在的我们处处享受着电和磁的世界。
课堂巩固与反馈
[事件10]
教学任务：形成性测试：学生独立完成。时间：4分钟
1．发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是( )
A．安培 B．赫兹 C．法拉第 D．麦克斯韦
解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。
答案：C
2．发现电流磁效应现象的科学家是________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是________，发现电磁感应现象的科学家是________，发现电荷间相互作用力规律的科学家是________。
解析：该题考查有关物理学史的知识。
答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑
3．下列现象中属于电磁感应现象的是( )
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
解析：电磁感应现象指的是利用磁场产生电流的现象，选项B是正确的。
答案：B
布置作业
1．认真阅读教材，领悟科学家奥斯特发现电流磁效应现象和法拉第发现电磁感应现象的探究历程。
2．阅读教材第4页“科学足迹”，体会科学家们不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志，学习科学家们的人格魅力。
1 划时代的发现
(多媒体课件展示)
(1)奥斯特梦圆“电生磁”：
电和磁间似无关→转化思想生猜想→几经研究仍未果→机遇青睐局限破
(2)法拉第心系“磁生电”：
对称思考创新路→思维定式遭挫折→“磁生电”在暂态处→不懈追求得真谛
(3)电磁感应现象
电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
感应电流：电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。
课堂小结
本节课我们主要学习了电生磁以及磁生电发现的艰苦历程。通过本节课的学习，我们要学习科学家们艰苦奋斗、不怕失败、坚持不懈的努力精神，同时我们应学习他们探究问题的方法。只要坚持不懈地努力，我相信你们当中也会有人成为第二个法拉第的。
法拉第发现电磁感应现象的过程，教学设想是：运用科学史情景的探究教学方法，把学生带到历史上探究的事件中去，借鉴历史的发现过程，采用引导和活动相结合的形式，让学生了解当时的知识和认知背景，“经历”法拉第探索的主要过程，体验法拉第研究的思路与方法，充分感悟法拉第的科学方法和科学精神。
本节课作为电磁感应的开端，对后续的学习具有重要的影响。在教学中，引领学生走进电磁感应，激起对电磁感应现象的浓厚兴趣，这是本节教学的基本出发点。为达到上述目的，教学设计中让学生尽量多地参与到课堂活动中来，充分调动眼、耳、口、手、脑等感官，灵活组合自主、探究、合作的学习方式，以丰富多彩的视频、图片、课件、实验辅助教学，在趣味学习活动中穿插课堂训练和检测，贯彻快乐学习的理念。
法拉第时刻
1831年8月29日，对法拉第来说是个终生难忘的日子。他用软铁焊接成圆环，铁环的外径是6英寸，厚英寸，环的半边上绕3个线圈，连起来就成为1个大线圈，分开就是3个小线圈，每个线圈用24英尺长的铜线绕成，再用棉线将导线隔开，包上棉布，使导线之间、导线与铁环之间都绝缘，环的另一边用相同的铜导线60英尺长，以相同的方法和同样的方向绕在上面，做成另一线圈。两个线圈的两端各相隔半英寸左右。后一线圈连在3英尺远的电流计上。当法拉第将大线圈接上电池时，电流计的指针突然偏转。但是，指针晃动一下就停止了。当他打算把电池拆掉时，指针又偏转了，可是偏转的方向相反。
法拉第继续做各种实验，他把电流计从后一线圈上拆下，接到大线圈的一个线圈上，把大线圈的另外两个线圈接上电池，这时指针的偏转大多了；法拉第又把电池的两极对调，发现电流计指针反向偏转；他又多加几节电池，重复上面实验，指针偏转更大……法拉第并不满足于这些实验取得的成就，他坚信磁能够转化为电。几星期后，他抛开电池，在一个纸做的空心圆筒上，用220英尺长的铜线分层绕了8个线圈，再连成1个大线圈，并把它接到电流计上。当一块条形磁铁插进空心圆筒时，电流计指针摆动了，“转磁为电”的理想终于实现了。
1831年10月28日，法拉第将一铜盘放在永久磁铁的两磁极之间，从铜盘的轴心和边缘引出两根导线，转动铜盘时，两根导线上产生稳恒电流，这就是最原始的发电机。它的重大意义是不言而喻的，发电机的发明使人类从蒸汽机时代进入电气时代。
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